Ultra fast timing study of exotic nuclei around ⁷⁸Nithe β decay chain of ⁸¹Znthe b decay chain of 81zn

Resumen

Esta tesis describe el estudio experimental de los núcleos de 80,81Ga, 81Ge y 81As, poblados en la cadena de desintegración beta del 81Zn. El núcleo padre, 81Zn, fue producido en ISOLDE (CERN) aprovechando la gran pureza de los haces radiactivos de Zn, cuya selectividad y eficiencia habían sido optimizadas previamente. El montaje experimental consta de 2 HPGe, 2 LaBr3(Ce) y un centellador plástico (NE111A) que actúa como el detector beta. Los esquemas de niveles se han construido basándose en las coincidencias g-g entre los HPGe, mientras que las medidas de vidas medias de estados excitados se han realizado con el centellador plástico y los LaBr3(Ce) empleando el método de coincidencias ultrarrápidas o "fast-timing" beta-gamma-gamma(t). El caso más interesante de los isótopos estudiados es quizá el 81-Ga, con sólo tres protones de valencia fuera del 78Ni y orbitales más bajos p3/2 y f5/2. El esquema de niveles del 81Ga se ha ampliado en este trabajo con 47 niveles y 70 nuevas transiciones en el rango de energía de hasta 6.5 MeV. La T1/2=290(4) ms del 81Zn concuerda bien con los valores de estudios previos. Nuestra población beta directa al estado fundamental del 81Ga es compatible con el cero y mucho más baja que la propuesta anteriormente, lo que indica que espín-paridad del estado fundamental del 81Zn pueden ser 5/2+ o 1/2+. El valor obtenido para la probabilidad de emisión retardada de neutrones en el 81Zn es 23(4)%. La vida media del primer estado excitado del 81Ga es 60(10) ps, lo que indica que la transición de 351 keV con multipolaridad M1 está prohibida en l, y conecta estados con configuraciones p3/2 y f5/2. La vida media del segundo estado excitado, de 23(16) ps, permite proponer la configuración cluster (f5/2)3 construida sobre el core del 78Ni. Por lo tanto, el espín y paridad asignados a estos estados es 3/2-. El esquema de niveles del 81Ge poblado en la desintegración beta del 81Ga ha sido ampliado en nuestro trabajo con 15 nuevas transiciones , y con 11 nuevos niveles, sumando en total 111 transiciones y 47 niveles. Las medidas de coincidencias ultrarrápidas nos han permitido obtener tres vidas medias de 3.48(8) ns, 257(13) ps y 31(7) ps para los estados de 711, 896 y 1723 keV, respectivamente. La información sobre la sistemática de las probabilidades de transición reducidas en la región cercana a A=81, combinada con la multipolaridad E1 de la transición de 216 keV, hacen posible confirmar las asignaciones 1/2+ y 5/2+ de espín-paridad en los niveles intrusos de 679 y 711 keV. Finalmente, los niveles de 81As fueron poblados simultáneamente en la desintegración beta del isómero 1/2+ y del estado fundamental 9/2+ del 81Ge, ambos de vida media larga. En total, 5 niveles y 12 transiciones gamma nuevas se han añadido al esquema de desintegración del estado 1/2+ mientras que para el caso del nivel 9/2+ han sido 7 niveles y 12 gammas . Las vidas medias de los estados de 93, 290, 336, 738 y 1129 keV se han medido por primera vez, resultando en valores de 113(9), 53(13), 170(5), m.i.30 y m.i.14 ps respectivamente. Nuestros resultados son consistentes con los espines 5/2-, 7/2- y 9/2- para los niveles a 336, 738 y 1129 keV. Las nuevas vidas medias de los estados de 93 y 290 keV proporcionan suficientes argumentos para asignar 1/2- al primero y 3/2- al segundo. Nuestros datos confirman la multipolaridad E2 de las transiciones de 738 y 793 keV y la naturaleza mixta E2+M1 de los rayos de 197 y 336 keV. A partir de nuestras medidas se puede concluir que la transición de 93 keV, que conecta el primer estado excitado con el fundamental, es una M1 casi pura. Las nuevas propiedades del 81-Ga han sido recopiladas en un artículo de Physical Review C. Nuestro análisis exhaustivo de la desintegración beta del 81Zn al 81Ga representa el máximo acercamiento hasta la fecha a la espectroscopia de núcleos impares con N=50, y por tanto a la desintegración beta del 79Ni al 79Cu, que tiene solo un protón más que el 78Ni.